Как происходит смена времен года на Земле
Кто-то любит зиму, а кто-то лето. Кому-то нравится осенний листопад, а кто-то наблюдает за распускающимися почками весной. Если бы не было смен времен года, то не существовало бы этих прекрасных моментов. Но как все это происходит? Отчего зависит перемена времен года на Земле?Земля вращается вокруг Солнца по орбите. Но также Земля и вращается вокруг своей оси. Благодаря именно двум этим вращениям происходит смена. Минимальная смена — смена дня и ночи. Максимальная — переход с одного года на другой. Также известно, что Земля находится под углом по отношению к Солнцу. Это и является главным фактором смены.
Когда Земля вращается вокруг своей оси, то происходит смена дня и ночи. Рассвет всегда на Востоке, а Закат на Западе. Когда идет день, то сторона, на которой светло, находится лицом к Солнцу. Когда наступает ночь, то на самом деле — это не темнота, а космос со звездами и созвездиями.
Земля проходит полный круг вокруг Солнца за 365 дней и 6 часов. Именно для того, чтобы сравнять календарный и астрономический года, раз в 4 года на календаре появляется високосный год. Угол оси между Землей и Солнцем равен 23о и 27 минут. Из-за этого всегда 1 полушарие находится ближе к солнцу, а другое дальше. Чем ближе к экватору, тем слабее заметен переход между временами года потому, что именно в зоне экватора солнце расположено к Земле всегда максимально близко. Соответственно и на полюсах всегда мерзлота из-за того, что они всегда максимально удалены от Солнца.
Чем ближе к 90о угол Солнечных лучей к Земле, тем ближе лето. Отсюда и получается, что когда на одном полушарии лето и солнечные лучи находятся под прямым углом, то на другом полушарии зима. А если лучи проходят по касательной, то наступает осень или зима и в том и в другом полушарии.
Но существуют 2 дня, называемыми равноденствием. 23 сентября 21 марта день всегда равен ночи и в одном и в другом полушарии.
Интересно также и то, что различны и периоды времен года в разных полушариях.
Северное полушарие:
— Лето — июнь, июль и август;
— Осень — сентябрь, октябрь и ноябрь;
— Зима — декабрь, январь и февраль;
— Весна — март, апрель и май.
А в южном полушарии смена года происходит в другое время:
— Лето — декабрь, январь и февраль;
— Осень — март, апрель и май;
— Зима — июнь, июль и август;
— Весна — сентябрь, октябрь и ноябрь.
Почему происходит смена времен года и как изменяется окружающий мир?
Автор Карина ПанченкоВремя чтения 7 мин.Просмотры 646Опубликовано Обновлено
Время года является частью годового цикла, и подразделяется на три календарных месяца, хотя в некоторых стран могут быть свои деления календаря.
В большинстве регионов мира существует четыре удивительных времени года: Весна, Лето, Осень и Зима. Каждый из этих сезонов является неповторим и характеризуется различными изменениями в природе и окружающей среде.
Почему происходит смена времен года?
Прошла долгая холодная зима, и мы очень весело провели время в снегу. Однако большинство людей с нетерпением ждут возможности снять шапки и перчатки, и надеть шорты и майки, когда погода станет теплой. Но как понять, что теплая погода действительно скоро наступит? Есть ли шанс, что весь год будет холодным и снежным?
К счастью, ответ на этот вопрос «нет». Мы все знаем, что после того, как зима закончится, придет весна, с теплой погодой и обилием зеленых растений. Затем летом люди будут наслаждаться жарой, а осень принесет прохладу. Морозы вернутся, когда осень сменится зимой, и цикл будет повторяться снова и снова.
Вы уже знаете, что в течение года мы можем наблюдать разную погоду и природные явления, но вы когда-нибудь задумывались, почему меняются сезоны?
Ответы можно найти в том, как Земля движется по отношению к Солнцу. Ось Земли представляет собой воображаемую линию, проходящую между Северным и Южным полюсами. Каждый день Земля делает одно полное вращение вокруг своей оси. Это вращение занимает 24 часа, что мы называем сутками.
В то время как Земля занята ежедневным вращением, она также движется вдоль гигантского эллиптического пути вокруг Солнца. Этот путь называется орбитой Земли. Одно полное путешествие Земли вокруг Солнца занимает 365 дней, что равно одному году.
Когда Земля вращается вокруг Солнца, она наклоняется на своей оси. Наклон означает, что в определенный период, одно полушарие слегка направлено к Солнцу или, наоборот, отдалено от него.
Поскольку Земля движется вокруг Солнца в течение года, а наклон оси указывает, что ваше полушарие ближе к Солнце или дальше от него, вы испытываете смену времен года.
Вы когда-нибудь замечали, что в летнее время темнеет позже, чем зимой. Количество дневного света, получаемого вашим полушарием, также зависит от наклоненной земной оси.
Когда Северный полюс склоняется к Солнцу, Северное полушарие получает больше солнечного света и поэтому дни длиннее. Этот период продолжительных дней, теплой погоды и большого количества солнечного света называют летом. Но только потому, что вы наслаждаетесь приятным жарким летом, не значит, что все на планете тоже это делают.
Когда Северное полушарие склоняется к Солнцу, Южное полушарие немного отклоняется от него. Когда жители Северного полушария могут отдыхать у бассейна, Южное полушарие испытывает более короткие дни с меньшим солнечным светом. Если в Южном полушарии лето, то в Северном полушарии зима. Вот почему в январе у нас может быть -20° С, а в Австралии в это же время будет +30° С.
Районы вблизи экватора, как правило, имеют теплую погоду круглый год. Это связано с тем, что наклон Земли влияет на них незначительно. Независимо от того, направляется ли Земля к Солнцу или от него, экваториальные районы продолжают получать более стабильное количество света и тепла, чем места с широтами ближе к полюсам.
Изменения в природе весной
Весна — это время пробуждение природы. Она приходит после зимы и предшествует лету. Зимний холод отступает, а на смену ему приходит весеннее тепло. Растаявший снег стекает в реки и озера.
Это время года является настоящим праздником для растений, так называемым возрождением. После холодной, суровой зимы, солнце снова пробуждает их к новой жизни.
Цветы на деревьях являются доказательством зарождения нового урожая, который можно получить летом и осенью.
Животные могут с радостью отказаться от вынужденной зимней спячки и голодовки. Зеленая трава и молодые, мягкие листья кустарников привлекают огромное количество изголодавшихся животных.
Это совершенно подходящее время для молодого поколения. Теплой весной у многих представителей фауны появляются маленькие детеныши.
В середине весны домой возвращаются стаи перелетных птиц, которые зимой были вынуждены мигрировать в теплые края.
Изменения в природе летом
Летом природа красива и плодотворна. Летнее солнышко создает хорошие условия для жизни животных, растений и микробов. Дождь позволяет растениям и животным пить воду, что очень важно для их выживания.
В этом сезоне можно наблюдать такие природные явления, как гроза, радуга, роса и др.
У большинства зверей летом появляется потомство. Лето — это отличное время для животных хорошо питаться и подготовиться к осени.
Лето является сезоном интенсивного размножения птиц. В летнее время они сражаются за территорию, гнездятся, собирают еду, пытаются избегать разных хищников и защищают будущее поколение. К концу лета у птиц вырастают новые перья, которые смогут защитить их холодной зимой. Птицы обычно едят нектар, растения, фрукты, падаль, семена, мелких животных, и даже других мелких птиц. Все это легко можно найти в течение летнего сезона.
Изменения в природе осенью
Осенняя природа отличается особой красотой. Это время года является переходным между летом и зимой. В начале сезона еще можно наблюдать теплую летнюю погоду. Затем листья на деревьях приобретают яркие краски и опадают на землю. Позже начинаются холодные дни, так присущие зиме.
Осенью можно увидеть разные природные явления: сильные дожди и бури, снижение температуры и даже первый снег указывают на упрямый характер этого времени года.
У многих растений осенью заканчивается жизнь или они переходят в другую стадию. Деревья и кустарники без листьев теряют свою защиту.
Осень — это важное время года для животных, ведь многим из них необходимо запастись едой, чтобы не голодать зимой. Другие животные накапливают слой жира в теле, который будет их защищать в морозную погоду.
Мелкие животные, чтобы избежать хищников, меняют цвет меха, и зимой сливаются с белым снегом.
Даже такие огромные животные, как медведь, вынуждены искать себе хорошее укрытие для зимней спячки, где появятся и будут расти их маленькие детеныши до весны.
Одни птицы улетают в другие страны, где есть еда и теплый климат, а другие остаются зимовать в родном краю.
Изменения в природе зимой
Зима — это самое загадочное и холодное время года. Начало этого сезона можно заметить по короткому солнечному дню, отсутствию многих животных, инею на траве и лавочках, а также замерзшей воде в лужах.
Холодные дожди, дикие ветры, метели и холод не позволят этот сезон спутать с любым другим.
Одним из долгожданных событий зимы является выпадение снега. Как и камни на берегу моря, снежинки никогда не повторяются. Загадочная форма снежинок радует детей и взрослых, и часто описывается поэтами. Замерзшие сосульки завораживают, и даже во время оттаивания падающие на землю капельки имеют свое очарование.
Большинство растений зимой не погибают, а накапливают силы и энергию, чтобы расти и покрываться молодыми листьями весной.
Некоторые животные не выдерживают низких температур и отправляются в теплые страны или впадают в спячку. Главная проблема для животных в это время — отсутствия еды в достаточном количестве. Многие животные в это время страдают, поскольку им нужно искать укрытие, чтобы не замерзнуть и они вынуждены голодать.
Птицы, как и другие животные, также сталкиваются со множеством проблем — они мерзнут и им не хватает пищи. Однако те птицы, которые мигрировали в теплые страны имеют более хорошие условия для жизни.
Последний месяц зимы ознаменовывает приход следующего сезона, Весны. Дни становятся длиннее, солнечные лучи греют сильнее, а природа готовится к весеннему пробуждению.
Мне нравится2Не нравитсяНе все нашли? Используйте поиск по сайту ↓
Самооценка | Взаимооценка | |
2.Практическая работа с глобусом. | ||
3. Блиц турнир | ||
4. Оценка работы в группе | ||
Если бы земля не вращалась, тогда бы на всей Земле была ночь. | ||
Движение Земли происходит неравномерно. | ||
В результате смены дня и ночи земной шар прогревается равномерно. | ||
Нижняя и верхняя точки воображаемой оси называются полюсами | ||
Движение Земли вокруг Солнца приводит к смене времён года | ||
В году 367 дней | ||
Итог: |
Смена времён года / Интересное / Статьи / Еще / Обо всем
Наша голубая планеты движется вокруг Солнца по эллиптической орбите (лат. orbita – колея, дорога). Кроме этого Земля вращается вокруг собственной оси. Мы не ощущаем всего этого многообразия движений в космическом пространстве. Каждое утро яркое светило поднимается из-за горизонта на востоке, катится по небу раскалённым белым диском, а затем исчезает за горизонтом на западе. Багровый закат переходит в сумерки, а затем на землю опускается ночь.
Зимой Солнце выглядывает из-за горизонта всего на треть суток. Рассвет наступает поздно, а сумерки всегда ранние. Летом картина совсем иная. Светило забирается высоко в небо и долго движется по небосводу. Время его в пути доходит до 16 часов. Люди просыпаются, когда за окном уже брезжит рассвет, а засыпают, не дождавшись заката.
Во всём этом как раз и виноват наклон земной оси.
Под земной осью подразумевается воображаемая линия, соединяющая Северный и Южный полюса.
Причём она располагается под наклоном по отношению к плоскости эклиптики. Это означает, что в определённые моменты времени Северный полюс находится ближе к Солнцу, чем Южный. А в другие моменты времени всё наоборот – Южный полюс ближе, а Северный дальше.
Смена времён года относительно наклона земной оси
Угол между осью и плоскостью равен на сегодняшний день 23,44 градуса.
Но величина эта не постоянная. Каждый год она меняется на 0,47 секунды, причём в сторону уменьшения.
Орбита Земли не является идеальным кругом, в центре которого находится Солнце. Это эллипс с эксцентриситетом 0,0167. Поэтому у планеты есть минимально и максимально удалённые точки на орбите. В афелии расстояние до светила составляет 152,083 млн. км, а в перигелии эта величина соответственно равна 147,117 млн. км.
Перигелий планета проходит примерно 3 января. В это время к Солнцу повёрнуто Южное полушарие, где лето в самом разгаре.
За счёт более близкого расстояния оно получает и больше солнечной энергии, чем Северное полушарие. Однако этот эффект и смена времён года никак не связаны. Хотя солнечной энергии и больше, но весь её избыток поглощается водами мирового океана. Их основная масса как раз и сосредоточена в южных районах планеты.
Зима, лето, весна и осень зависят только от наклона земной оси.
Во время движения Земли вокруг Солнца этот наклон не меняется. Вот поэтому на одной части своей траектории наша голубая планета больше повёрнута к светилу нижней половиной.
А на другом отрезке пути больше тепла получает верхняя половина.Представьте, что вы стоите возле костра. Лицу и груди тепло, а вот спине прохладно. Не меняя положение тела, обойдите костёр и встаньте с другой стороны. Теперь греется спина, а лицо и грудь лишены тепла. То же самое происходит и с планетой, когда она вращается вокруг жёлтой звезды.
Моменты, когда высота Солнца над горизонтом достигает максимума или минимума, называются солнцестоянием. Летнее солнцестояние приходится на 21-22 июня. Это самый длинный день в году. А вот самый короткий день наблюдается во время зимнего солнцестояния. Приходится он на 21-22 декабря. Весной 20-21 марта и осенью 22-23 сентября наступает равноденствие. Это периоды, когда продолжительность дня равна продолжительности ночи.
Смена времён года в разных полушариях происходит за разные периоды времени.
Так в Северном полушарии осень наступает после 93,6 летних суток и продолжается 89,9 суток. Зима, соответственно, тянется 89 суток, а на весну приходится 92,8 суток. В Южном полушарии летний период заканчивается после 89 суток. Осень длится 92,9 суток. Зиме отводится 93,6 суток, а на весну приходится 89,9 суток.
Всем этим мы обязаны наклону оси и земной орбите. Именно они и отвечают за разные годовые периоды и дарят нам тёплые летние и студёные зимние дни.
youtube.com/embed/JSSLe6qHfmM»/>
Земля как будто специально приспособлена для комфортного проживания на ней нас, людей.
Действительно — ее притяжение не слишком большое и не слишком маленькое, у нее есть атмосфера, а смена времен года создает комфортную среднюю температуру практически на всей поверхности планеты.
И здесь можно остановиться на одном интересном факте: многие люди считают, что причина смены времен года кроется в орбитальном движении Земли, то есть лето и зима наступают из-за того, что наша планета во время своего движения вокруг Солнца то приближается к светилу, то отдаляется от него.
Это представление не лишено здравого смысла, но оно совершенно не соответствует действительности. Климат Земли всецело определяется углом наклона оси вращения, но никак не удалением или приближением к Солнцу. Это обстоятельство, кстати, отображается в самом слове «климат»: по-гречески klimatos означает «наклон». Здесь имеется в виду сезонное изменение угла падения солнечных лучей на земную поверхность, но этот показатель всецело зависит от наклона земной оси.
Ну а как же орбитальное движение Земли?
Ведь в разные моменты времени она оказывается на неодинаковом расстоянии от Солнца. Да, это так, но на климатическую ситуацию этот факт влияет весьма незначительно. Движение Земли вокруг Солнца происходит по эллиптической (близкой к овальной) орбите, а это значит, что в земной орбите присутствуют две важные точки: перигелий и афелий. Перигелий (или перицентр) — точка, наиболее близкая к светилу, а афелий (апоцентр) — точка, наиболее удаленная от Солнца. У Земли расстояния от этих точек до светила отличаются на пять миллионов километров.
Для человека это огромное число, а по космическим масштабам оно ничтожно, поэтому и не может оказать заметного влияния на климат.
Итак, в афелии (примерно 4 июля) Земля расположена на 5 миллионов километров дальше от Солнца, чем в перигелии (примерно 3 января). По подсчетам ученых, это дает некоторую разницу в количестве солнечного излучения, получаемого Северным и Южным полушариями, и эта разница составляет около 6,9 %.
Дело в том, что, в то время пока в Южном полушарии лето, Земля находится ближе к Солнцу, чем во время, когда наступает лето в Северном полушарии. Таким образом, Южное полушарие получает больше тепла, чем Северное. Однако разница в количестве солнечного излучения играет второстепенную роль в образовании климата и смене времен года на Земле.
Если бы климат зависел от удаленности нашей планеты от Солнца, то мы могли бы наблюдать весьма интересный эффект: зима и лето одновременно наступали бы на всей поверхности планеты. Но мы видим совершенно другое: пока в Северном полушарии лето, в Южном — зима, и наоборот.
Ну а вот пример (ниже в видео), который доказывает, что даже ВЗРОСЛЫЕ дяди могут ошибаться в таком простом вопросе 🙂
youtube.com/embed/Y2RPoMWET7k»/>
«Движение Земли» – билеты на другое в Москве – расписание на Яндекс.Афише
Лучший выбор для школьных экскурсий Часто ли мы задумываемся о том, что представляет из себя наша планета? А ведь она является огромным механизмом, где всё подчинено своим законам. Суточное вращение Земли вокруг оси приводит к смене дня и ночи, а годичное движение вокруг Солнца — к смене времен года. Почему так происходит? Об этом расскажет учебно-познавательный фильм «Движение Земли». Современная графика и полнокупольная демонстрация даст зрителям возможность увидеть и ощутить неповторимую красоту каждого времени года, понаблюдать за нашей уникальной планетой из космоса, а также понять, почему происходит смена дня и ночи и почему изменяются сезоны в году. Тема «Движение Земли» всегда была одной из сложных в подаче материала для младших школьников, но и также одной из самых востребованных тем в планетарии. В фильме младшие школьники знакомятся не только с суточным и годичным движением Земли, но и с фазами Луны, ориентированием по Солнцу и Луне, суточным движением звёздного неба. Большое внимание в фильме уделено объяснению смены времён года в умеренном поясе земли. Текст читает Александр Гладкий. Перед сеансом демонстрируется программа Универсариума «Времена года. Зима», которая завершает цикл программ «Времена года», призванных познакомить посетителей Большого Звёздного зала с сезонной картиной московского звёздного неба и интересными сезонными астрономическими явлениями и объектами. Зимнее звёздное небо отличается самыми яркими звёздами и самыми выразительными созвездиями. Среди них ярчайшие «самоцветы небес: Сириус, дерзкий сапфир, синим горящий огнем, Альдебарана рубин, алмазная цепь Ориона». В небесной шкатулке огненно-красная Бетельгейзе, хрустально-голубой Ригель, жёлтые топазы — Процион и Капелла. До сеанса по билету в Большой Звёздный зал вы можете ознакомиться с экспонатами Классического музея Урании (уровни 1 и 2). Вход в музей Урании начинается за 1 час до начала сеанса в Большом Звёздном зале. Вход в Большой Звёздный зал начинается за 15 минут до начала сеанса.
6 июля Земля в афелии
6 июля Земля проходит афелий, самую удаленную от Солнца точку своей орбиты. С Земли наблюдается минимальный (31′31″) видимый диаметр Солнца в 2021 году.
Слово «афелий» — греческого происхождения (греч. аphelios от apo – вдали и helios – Солнце), в переводе буквально означает «вдали от Солнца». Афелий — наиболее удаленная от Солнца точка орбиты планеты или иного небесного тела Солнечной системы.
Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365 дней 6 часов 9 минут 10 секунд. Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, со средней скоростью 29,765 км/сек. Ближайшая к Солнцу точка орбиты Земли называется перигелием, Земля проходит ее в начале января, она составляет более 147 млн. км. Самую далекую точку, афелий, Земля проходит в начале июля, оказываясь на расстоянии более 152 млн. км от Солнца.
Прохождение афелия означает, что в этот день Солнце будет иметь наименьший видимый с Земли диаметр. Из-за того, что Земля в афелии на 5 миллионов километров дальше от Солнца, чем в перигелии, видимый размер солнечного диска в афелии меньше, чем в перигелии. Это различие неощутимо на глаз, т.к. изменение размера диска происходит плавно в течение полугода.
Лето в северном полушарии на 5 дней длиннее, чем в южном!Существует ошибочное представление, что смена времен года зависит от расстояния до Солнца, т.е. чем дальше от Солнца Земля – тем на ней холоднее и должна быть зима. Однако у нас июль и лето в самом разгаре, хотя Земля проходит самую удаленную точку своей орбиты и это никак не влияет на смену времен года на нашей родной планете!
Смена времен года обусловлена тем, что ось вращения Земли имеет наклон к плоскости земной орбиты, а вовсе не тем, что расстояние от Земли до Солнца изменяется.
Из-за того, что сейчас Земля находится дальше от Солнца, чем зимой, наша планета движется по орбите медленнее, чем будет двигаться через полгода. Это значит, что астрономическое лето (время от дня летнего солнцестояния до дня осеннего равноденствия) длится в северном полушарии дольше, чем зима! На целых 5 дней! Мы имеем целых пять дополнительных длинных световых дней летом, по сравнению с короткими зимними, когда Солнце едва показывается над горизонтом!
Итак, 6 июля 2021 в 01:27 по московскому времени Земля окажется в афелии, в 152 100643,077 км (1,01673 а.е.) до Солнца, в самой дальней от Солнца точке своей орбиты.
ВРЕМЕНА ГОДА • Большая российская энциклопедия
В книжной версии
Том 6. Москва, 2006, стр. 18
Скопировать библиографическую ссылку:
Авторы: Э. В. Кононович
ВРЕМЕНА́ ГО́ДА (весна, лето, осень, зима), четыре почти одинаковые по длительности части тропического года. Астрономич. В. г. определяются видимым движением Солнца по эклиптике. Началом астрономич. В. г. считаются моменты прохождения Солнца через следующие точки небесной сферы: весеннего равноденствия (20–21 марта), летнего солнцестояния (21–22 июня), осеннего равноденствия (23 сент.) и зимнего солнцестояния (21–22 дек.). В Сев. полушарии на ср. широтах этим моментам соответствуют начало весны, лета, осени и зимы (в те же моменты в Юж. полушарии наступают осень, зима, весна и лето). В гражд. календаре за каждым В. г. закреплено по три месяца. Для Сев. полушария это март, апрель, май (весна), июнь, июль, август (лето), сентябрь, октябрь, ноябрь (осень), декабрь, январь, февраль (зима).
Смена В. г. происходит вследствие того, что ось вращения Земли наклонена к плоскости земной орбиты (под углом 66°34′). При движении Земли вокруг Солнца ось вращения Земли сохраняет своё положение в пространстве. Поэтому в течение года меняется полуденный угол падения солнечных лучей на данную точку поверхности Земли. Когда сев. конец земной оси обращён в сторону Солнца, в Сев. полушарии лето, а в Южном – зима. Когда в сторону Солнца обращён юж. конец земной оси, ситуация меняется на противоположную (рис.).
Тропич. год начинается в момент перехода Солнца из Юж. полушария небесной сферы в Северное (день весеннего равноденствия). В этот день Солнце в полдень поднимается в зенит на экваторе, а продолжительность дня на всей планете равна продолжительности ночи. В момент начала лета в Сев. полушарии Солнце проходит через самую сев. точку эклиптики (точку летнего солнцестояния). В Сев. полушарии Земли в это время наиболее длинный день, а в Южном – наиболее длинная ночь. В этот день Солнце в полдень проходит через зенит на Сев. тропике (тропике Рака), касается горизонта в полночь на Сев. полярном круге, севернее которого Солнце не заходит (полярный день). Южнее Юж. полярного круга Солнце в этот день не восходит (полярная ночь). В момент начала осени в Сев. полушарии Солнце вторично пересекает небесный экватор (в точке осеннего равноденствия), переходя из Сев. полушария небесной сферы в Южное. На всей Земле продолжительность дня опять равна продолжительности ночи, на земном экваторе Солнце в полдень проходит через зенит, скрывается под горизонтом на Сев. полюсе и появляется на Южном. Зима в Сев. полушарии начинается, когда Солнце проходит через самую юж. точку эклиптики (точку зимнего солнцестояния). В Сев. полушарии Земли в это время наиболее короткий день, а в Южном – наиболее короткая ночь. В этот день на Юж. тропике (тропике Козерога) Солнце в полдень проходит через зенит, севернее Сев. полярного круга совсем не восходит (полярная ночь), южнее Юж. полярного круга не заходит и лишь касается горизонта в полночь (полярный день).
Эллиптичность земной орбиты приводит к неравномерности движения Земли вокруг Солнца. Поэтому В. г. имеют неодинаковую продолжительность. Ближе всего к Солнцу Земля оказывается в начале января, когда она проходит через перигелий и имеет самую высокую скорость движения по орбите. Поэтому зима в Сев. полушарии имеет наименьшую, а лето – наибольшую продолжительность из всех В. г. В нач. 21 в. весна в Сев. полушарии продолжается приблизительно 92,8 сут, лето – 93,6 сут, осень – 89,8 сут, зима – 89,0 сут. Различие между наименьшим и наибольшим расстояниями Земли от Солнца при её движении по орбите относительно мало, вследствие чего изменение количества солнечного тепла, получаемого Землёй, не превышает 7% и практически не оказывает влияния на смену времён года.
ATMO336 — весна 2016
ATMO336 — весна 2016Введение в климат
На Земле много разных типов климата. От густых тропических джунглей до холодные полярные пустоши, кажется, есть почти бесконечное разнообразие климатических регионов. Есть много факторов, которые определяют или контролируют климат в любом месте. Возможно наиболее очевидным и сильным фактором, влияющим на климат, является годовое изменение количества солнечная энергия, полученная от солнце. Этот изменяется в зависимости от широты и времени года, вызывая так называемые «сезонные изменения». Нажмите здесь, чтобы увидеть простую картинку широты на Земле. Выраженность сезонных изменений в течение года, от лета до зимой сильно зависит от широты, на которой вы живете. Есть только небольшие сезонные изменения по температуре в более низких широтах (около экватора) со все более значительными сезонными изменениями по температуре в более высоких широтах (к северному и южному полюсам).
Времена года (астрономические)
Два наблюдаемых «сезонных изменения», которые происходят в течение календаря. год в данном месте на Земле (широта): (1) изменения интенсивности получаемого солнечного света и (2) изменения продолжительности светового дня.Эти астрономические изменения вызывают вариации по температуре круглый год. Острота сезонности изменения не одинаковы на всех широтах. Сезонные изменения температуры на экваторе и на всей территории тропики второстепенные. По мере удаления от экватора сезонные изменения становятся более серьезными, и самые большие сезонные изменения происходят на северном и южном полюсах, а также по всей Арктике и Антарктические регионы. Объяснение сезонные изменения основаны на геометрии годовой орбиты Земли вокруг Солнца относительно суточное вращение Земли.Удивительно, но большинство людей в Соединенных Штатах (включая колледж выпускники) не могут этого объяснить.
Если вы проследите путь Земли, когда она вращается вокруг Солнца, она попадет в плоскость, называемую плоскость эклиптики . Не бойтесь терминологии. Все это означает, что Земля остается в самолете, когда он вращается вокруг Солнца. Каждый раз занимает один год (около 365,25 дня). Второй нам нужно определить ось вращения Земли. Ось вращения представляет собой воображаемую линия, которая проходит через северный и южный полюса Земли.Земля вращается (или вращается) вокруг эта ось совершает один полный оборот каждый день (24 часа). Времена года на Земле происходят потому, что ось вращения не перпендикулярна плоскости эклиптики, так как это вызывает распределение солнечная энергия во всем мире меняется в течение года. В настоящее время ось вращения находится на расстоянии 23,5 ° от перпендикулярно (см. рисунок 16). Вот что подразумевается под утверждением: «Земля наклонена вокруг своей оси». Чтобы понять, как это приводит к сезонным изменениям, вы должны понимать, что ориентация между плоскость эклиптики и ось вращения не меняются при вращении Земли вокруг Солнца.я Предлагаем вам проверить следующее Анимация земной революции. На анимации видно, что северное полушарие наклонено к солнце в день летнего солнцестояния и что южное полушарие наклонено к солнцу в день зимнего солнцестояния, которые указывают на сезонные экстремумы. Во время весеннего (весеннего) и осеннего (осеннего) равноденствий Земля не наклонен к солнцу или от него, солнце светит прямо на экватор и оба полушария получить равный солнечный свет.
Интенсивность солнечного света — солнечный угол в полдень
Потому что Солнце находится так далеко от Земли, и Земля перехватывает лишь крошечную долю всей энергии излучения, исходящего от Солнца, довольно хорошо сказать, что вся энергия Солнца идет с одного направления. Поскольку Земля сфера, это означает, что в любой момент на Земле есть только одна точка. где солнечные лучи падают перпендикулярно поверхности (См. Рисунок 15). Другими словами, в любой момент есть только одно место (точка), где Солнце находится прямо над головой или прямо вверх. Чем дальше вы удаляетесь от этой точки, тем дальше вам нужно смотреть прямо вверх, чтобы увидеть Солнце. В этом классе мы будем использовать термин солнечный угол для определения угла между направлением на Солнце и прямым вверх (См. Рисунок 14).Следовательно, когда Солнце расположено прямо вверх, солнечный угол равен 0 °, а когда Солнце находится на горизонте, солнечный угол 90 °.
Солнечный угол важен, потому что энергия, полученная от Солнца, равна наиболее интенсивно там, где он падает перпендикулярно поверхности (солнечный угол = 0 °). Когда солнечный угол становится больше, энергия, полученная от Солнца, становится менее интенсивной. Опять же, пусть вас не смущает терминология. Мы испытываем этот эффект каждый день. Подумайте о том, насколько «сильным» кажется Солнце на восходе солнца (когда солнечный угол большой), по сравнению с полуднем (когда солнечный угол намного меньше).В любой день и в любом месте Солнечный полдень определяется как точное середина светового дня или когда солнце находится на полпути между восходом и заходом солнца. В солнечный полдень Солнце выровнено по истинному северу и югу. Обратите внимание, что солнечный полдень не обязательно происходит ровно в 12 часов по местному времени, хотя обычно это близко. Независимо от того, где вы находитесь на Земле, солнечный полдень — это когда солнечный угол достигает своего дневной минимум. Вы знаете, что за пределами тропиков полуденное солнце летом «кажется сильнее». по сравнению с зимой.Следовательно, солнечный угол летом должен быть меньше, чем зимой. Это сезонное изменение вызвано геометрия ориентации Земля-Солнце, описанная выше. Изменение угла наклона солнца в зависимости от времени года и широта указаны ниже.
Солнечное склонение или субсолнечная точка (показано графически выше) определяется как ШИРИНА , на которой солнце находится прямо над головой в солнечный полдень. Солнечное склонение обнаруживается только на одной широте каждый день.Солнечное склонение медленно меняется день ото дня и колеблется от 23,5 ° северной широты (называемой тропиком Рака) на летнее солнцестояние , которое происходит примерно 21 июня каждого года, до 23,5 ° ю.ш. Широта (называемая тропиком Козерога) во время зимнего солнцестояния года года, которое происходит примерно в декабре. 21 каждый год. Эта широтная граница определяет тропики , который находится между 23,5 ° северной широты и 23,5 ° южной широты, где полдень Солнце находится прямо над головой, по крайней мере, один день в году.Среди других примечательных дат — пружина равноденствие , которое происходит примерно 21 марта каждого года, и равноденствие года, равноденствие падения , которое происходит около 21 сентября. В эти дни полуденное солнце находится прямо над экватором. Вы должны знать позицию солнечного склонения в дни равноденствия и солнцестояния, как показано на диаграмме выше. Вы должны уметь ответить на эти вопросы:
- Сколько дней в году полуденный солнечный угол равен 0 ° в Тусоне (32 ° северной широты)?
(ОТВЕТ: 0.Тусон находится не в тропиках.) - Сколько дней в году соответствует полуденному солнечному углу 0 ° для города, расположенного на 10 ° широты,
например, Либерия, Коста-Рика на 10 ° северной широты и Пальмас, Бразилия, на 10 ° южной широты?
(ОТВЕТ: 2 дней. Это тот же ответ для любой точки тропиков, кроме тропиков рака. и Козерог, где солнечный угол в полдень равен 0 ° только один день в году [дни солнцестояния]). С использованием На диаграмме выше для местоположения на 10 ° северной широты полуденное солнце будет находиться прямо над головой в середине апреля. и снова в конце августа, в то время как для местоположения на 10 ° южной широты полуденное солнце будет прямо накладные расходы в конце февраля и снова в середине октября.
Вы должны понять следующие наблюдения.
- В северном полушарии, за пределами тропиков (т. Е. К северу от 23,5 ° северной широты), полдень Солнце наиболее интенсивно (наименьший солнечный угол) во время летнего солнцестояния. Чем больше дней до лета Солнцестояние, тем менее интенсивно солнечное нагревание в полдень. Обратное верно в южном полушарии за пределами тропиков, где чем ближе к 21 июня, тем меньше солнечное нагревание в полдень.
- В северном полушарии, за пределами тропиков (т. Е. К северу от 23,5 ° северной широты), полдень Солнце наименее интенсивно (самый большой солнечный угол) во время зимнего солнцестояния. Чем больше дней до зимы Солнцестояние, тем сильнее солнечное нагревание в полдень. Обратное верно в южном полушарии за пределами тропиков, где чем ближе к 21 декабря, тем интенсивнее солнечное нагревание в полдень.
Легко вычислить солнечный угол в полдень для любой широты и любого дня года (а вы может быть предложено сделать это в материалах экзамена или домашнего задания).В местный солнечный полдень солнце всегда располагается вдоль линии север-юг. Солнечная угол в полдень просто равен количеству градусов широты между вашей широтой (вашим положением на Земле) и широта солнечного склонение. Если солнечное склонение находится к северу от вашего местоположения, вам придется искать на север, чтобы увидеть солнце в солнечный полдень; если солнечное склонение южнее вашего местоположения, Вам нужно будет смотреть на юг, чтобы увидеть солнце в солнечный полдень.
Пример.
Каков полуденный солнечный угол в Тусоне (широта = 32 ° с.ш.) в следующие три даты:
г. (а) летнее солнцестояние;
(б) Весеннее равноденствие;
(c) зимнее солнцестояние?
ОТВЕТОВ:
(a) 8,5 ° к югу (есть 8,5 ° широты
между 32 ° северной широты и положением солнечного склонения на 23,5 ° северной широты)
(b) 32 ° к югу (между Тусоном 32 ° широты
и экватор, который является положением солнечного склонения в дни равноденствия на 0 ° широты)
(c) 55.5 & deg; к югу (один должен сместиться на 32 ° широты, чтобы добраться от Тусона до экватора, затем другой
23,5 °, чтобы попасть на склонение Солнца, которое находится над тропиком Козерога на 23,5 ° южной широты).
Поскольку склонение Солнца всегда находится к югу от Тусона, положение Солнца в солнечный полдень всегда будет к югу от прямой (Рисунок, показывающий сезонные изменения солнечного угла в полдень для Тусона). Сезонное изменение солнечного угла в полдень зависит от вашей широты.Ты должен быть способен проверьте годовые экстремумы солнечного угла в полдень для экватора (0 ° широты) и для местоположения на 60 ° южной широты, как показано на следующих рисунках: Сезонный ход солнечного угла для экватора и Сезонное изменение солнечного угла для местоположения на 60 ° южной широты.
Ежегодное изменение солнечного угла в полдень на данной широте приводит к соответствующему изменению в интенсивности полученного солнечного света. Интенсивность солнечного света уменьшается на косинус солнечный угол.(Если вы не понимаете последнее предложение о косинусе угла, не волнуйся, это не то, что Я буду тебя проверять. Вам необходимо знать результат, выделенный ниже жирным шрифтом.) Сезонное или ежегодное изменение в интенсивности солнца в солнечный полдень на заданной широте можно определить, сравнив интенсивность в день минимального солнечного угла в полдень (наибольший косинус и наибольшая интенсивность) до дня максимального солнечного угла в полдень (наименьший косинус и наименьшая интенсивность). Результат — сезонных (годовых) изменений интенсивности. Солнца (и, следовательно, солнечного тепла) меньше всего на экваторе и становятся больше к северу. и южные полюса. Это означает, что в тропиках более низких широт наблюдаются лишь незначительные изменения солнечной отопление и температура в течение года, при этом нет отчетливого теплого лета и холодной зимы. В в более высоких широтах разница температур между летом и зимой становится более заметной. Рядом с севером и на южных полюсах изменение интенсивности солнечного излучения и температуры между летом и зимой очень велико. Вы не необходимо уметь выполнять эти вычисления, но если вы вычислите отношение максимального к минимальному косинусу солнечного угла в полдень для трех широт на рисунках выше, вы легко можете увидеть, что сезонные изменения в интенсивность солнца и, следовательно, температура невелики в низких широтах и велики в высоких широтах.Для Тусона (32 ° широты) это соотношение составляет 1,74 [косинус (8,5 °) / косинус (55,5 °)], что означает, что солнце в 1,74 раза (почти вдвое больше) больше интенсивнее в период летнего солнцестояния по сравнению с зимним солнцестоянием, что составляет 54% вариации в течение года относительно средний. Для широты 60 ° отношение равно 7,27 [косинус (36,5 °) / косинус (83,5 °)], Это означает, что во время летнего солнцестояния солнце более чем в 7 раз ярче, чем зимой. солнцестояние, и отклонение от среднего составляет 151% в год.Наконец, на экваторе соотношение составляет 1,09 [косинус (0 °) / косинус (23,5 °)], что составляет менее 9% за год.
Продолжительность светового дня
Второй фактор, регулирующий сезонные изменения количества падающей энергии солнечного излучения. конкретное место (широта) — это продолжительность светового дня или количество часов от восхода до заката. Я уверен, что большинство из вас знает, что летом продолжительность светового дня больше. по сравнению с зимой.Больше часов дневного света означает больше часов нагрева от солнца. Как и в случае с солнечного угла в полдень, есть математические формулы, которые можно использовать для расчета количества световых часов. на любой широте в любой день года, но вычисления продолжительности дня сложны, и мы не будем их использовать. Важно, чтобы вы понимали это общее утверждение о сезонных (годовых) изменениях продолжительности Световой день меньше всего на экваторе и увеличивается к северному и южному полюсам. В северном полушарии самый длинный день в году — летнее солнцестояние, а самый короткий день в году — зимнее солнцестояние, а в южном полушарии даты самых длинных и самых коротких дней меняются местами. Рисунок ниже показывает, как изменяется продолжительность дня на нескольких разных широтах. На экваторе каждый день в году ровно 12 часов. На широте 35 ° самый длинный день составляет 14,5 часов, а самый короткий — 9,5 часов. При 50 & градусах широта самый длинный день — 16.5 часов и самый короткий день 7,5 часов. На широтах 66,5 ° и выше Самый длинный день в году составляет 24 часа, а самый короткий день имеет 0 часов солнечного света. Обратите внимание, что на 90 ° с.ш. (северный полюс) продолжительность дня — нулевые часы с 21 сентября по 21 марта и 24 часа с 21 марта по 21 сентября. (к сожалению, пурпурная линия для 90 ° с. ш. не отображалась на графике в этом разделе, но она должна соединять заканчивается и проходит через график через 24 часа в сутки). В ощущение, что это как один длинный день в году… 6 месяцев темноты, а затем 6 месяцев солнечного света. Также обратите внимание, что 21 марта (весеннее или весеннее равноденствие) и 21 сентября (осеннее или осеннее равноденствие) на каждой широте на Земле ровно 12 часов солнечного света и 12 часов темноты. Это происходит в эти две конкретные даты, когда ось вращения ни в коем случае не направлять на Солнце или от него. Фактически, термин «равноденствие» означает равенство дня и ночи.
В день летнего солнцестояния во всех местах к северу от 66,5 ° северной широты (так называемый Полярный круг) 24 часа солнечного света, в то время как все места к югу от 66.5 ° южной широты (так называемый полярный круг) имеют 24 часа темноты. Посмотрите на анимацию ниже. На Земле показаны три линии широты, экватор, полярный круг. в северном полушарии и Антактический круг в южном полушарии. Обратите внимание, что в день летнего солнцестояния весь арктический регион от полярного круга до северного полюса полностью освещен солнцем, в то время как весь Антарктический регион от Северного полярного круга до южного полюса полностью погружен в темноту, как и Земля. вращается вокруг своей оси вращения.Converselsy, в день зимнего солнцестояния во всех местах к северу от 66,5 ° северной широты (так называемый Полярный круг) 24 часа темноты, в то время как во всех местах к югу от 66,5 ° южной широты (называемых Антарктическим кругом) солнце светит 24 часа. Это также показано на анимации ниже. Обратите внимание, что в день зимнего солнцестояния весь арктический регион от полярного круга до северного полюса полностью погружен в темноту, а весь Антарктический регион от Северного полярного круга до южного полюса полностью освещен солнцем, даже когда Земля вращается вокруг своей оси вращения.На самом деле это определяет Арктические и Антарктические регионы , которые находятся между 66,5 и 90 градусами широты, где есть по крайней мере один день с 24 часами солнечного света и один день с 24 часами темноты каждый год.
Вы должны понимать следующие общие замечания о продолжительности дня:
- Чем ближе вы находитесь к северному и южному полюсу, тем больше количество дней с 24 часами солнечный свет (и 24 часа темноты).На широте 66,5 ° такой день бывает только один в году. При 90 & градусе широты (северный и южный полюса), солнце светит 24 часа в сутки в течение полугода, а затем 24 часа в сутки. день тьмы на вторую половину года. Например, в году больше последовательных дней с 24 часов на 80 ° широты больше, чем на 70 ° широты.
- На экваторе (0 ° широты) 12 часов солнечного света и 12 часов темноты каждый день. года
- В дни весеннего и осеннего равноденствия повсюду на Земле 12 часов светового дня и 12 часов темноты.Вот почему эти дни называются «равноденствиями», или буквально равны день и ночь повсюду на Земле.
- В северном полушарии самый длинный день в году — это день летнего солнцестояния, а Самый короткий день в году приходится на зимнее солнцестояние. Чем больше дней до даты летнего солнцестояния, чем короче день и чем больше дней до зимнего солнцестояния, тем длиннее день. (В южном полушарии все наоборот).
- На любой заданной широте количество световых часов медленно меняется изо дня в день, следуя за сезонный цикл.Например, начиная с весеннего равноденствия в Тусоне. Продолжительность дня немного увеличивается каждый день с 12 часов до максимума около 14 часов в день летнего солнцестояния, затем каждый день немного уменьшается день будет 12 часов осеннего равноденствия. Продолжительность дня продолжает немного уменьшаться каждый день с 12 часов. до минимума около 10 часов в день зимнего солнцестояния. После зимнего солнцестояния начинается продолжительность дня. снова медленно увеличиваться, достигнув 12 часов в день весеннего равноденствия.
- Чем дальше от экватора вы удаляетесь, тем больше сезонные изменения между самым длинным и самым коротким дни в году.
Последние два наблюдения показаны по этим ссылкам: самый длинный день и самая длинная ночь на разных широтах и
продолжительности дня в году для разных широт.
сезонов — (популярное использование)
Приведенное выше описание сезонных изменений интенсивности и продолжительности солнечного сияния возможно отличается от того, к чему вы привыкли. Например, «летний сезон» обычно определяется поскольку сезон, простирающийся от летнего солнцестояния (около 21 июня) до осеннего равноденствия (около 21 сентября).(См. Склонение и сезоны северного полушария) Как мы видели, день максимальной солнечной интенсивности (или максимального солнечного нагрева) в северное полушарие происходит в день летнего солнцестояния. Вы можете задаться вопросом, почему летнее солнцестояние обычно не самое теплое время года. Причина в том, что существует задержка между максимальным солнечным нагревом и самым теплым временем года. В северном полушарии самые теплые температуры обычно наблюдаются в конце июля и начале июля. августа, несмотря на то, что максимальное нагревание от солнца происходит во время летнего солнцестояния (около 21 июня).
Чтобы понять разницу между максимальным солнечным нагревом и максимальными температурами, вы должны учитывать наша простая связь между передачей энергии и температурой, которую мы рассмотрели в предыдущая лекция, в которой говорится, что при вводе энергии больше, чем выходная энергия, объект будет нагреваться. Для поверхности Земли (суши и океана) требуется некоторое время. чтобы согреться с зимы на лето. Особенно это актуально для океанов, которые имеют большую термальную инерция, при которой изменения температуры происходят медленно в ответ на изменения радиационного нагрева и охлаждения.Несмотря на то, что нагрев Солнца наиболее интенсивен во время летнего солнцестояния, поступление энергии в северное полушарие остается больше, чем выход энергии примерно до начала августа. Поэтому самое теплое время года в северном полушарии не бывает на летнее солнцестояние, но отстает от летнего солнцестояния чуть более чем на месяц. Это отставание включает как океан, так и температура земли. Существует еще большая задержка между максимальным нагревом и максимальной температурой для океаны северного полушария.Максимальный нагрев — 21 июня, но максимальная температура поверхности океана бывает. в начале сентября. Напомним, что это соответствует времени года, когда формируется тропический шторм. наиболее распространен в северной части Атлантического океана.
Между прочим, есть также дневная задержка между временем максимального солнечного нагрева (солнечный полдень). и время высокой температуры, которое обычно бывает ближе к вечеру (14: 30–16: 30). Несмотря на то, что обогрев максимален в полдень, энергия, поступающая от солнца, остается больше, чем выходная. (в основном в виде энергии излучения, теряемой Землей) до позднего вечера каждый день (см. этот рисунок, показывающий типичные суточные изменения температуры взято из Аренса, Основы метеорологии, третье издание ).
Аналогичные аргументы могут быть применены для понимания задержки между днем минимального солнечного нагрева. в северном полушарии (зимнее солнцестояние около 21 декабря) и самое холодное время года в северном полушарии, которое происходит примерно в конце января. В этом случае выход энергии из северного полушария больше, чем поступление энергии от солнца до конца января.
Таким образом, обычно используемый «летний сезон» включает в себя самое теплое время года в северном полушарии. а «зимний сезон» содержит самое холодное время года в северном полушарии, хотя они не соответствуют астрономическим терминам «летнее солнцестояние» и «зимнее солнцестояние». (см. рисунок 17).
ПРИМЕР: Для Тусона сравните разницу в солнечном обогреве, средней температуре и тенденциях в среднем температура в период весеннего равноденствия (21 марта) с осенним равноденствием (21 сентября).
ОТВЕТ: Солнечное отопление одинаково в обе даты. Солнечное склонение расположено на экватора в обе даты, поэтому солнечный угол в полдень в Тусоне составляет 32 ° к югу от прямого направления. Кроме того, там 12 часов светового дня на каждое свидание. Средняя температура 21 сентября намного выше, чем 21 марта, потому что 21 сентября гораздо ближе к времени самых высоких температур (конец июля / начало июля). Августа), чем 21 марта.(Для Тусон-авеню максимальная температура составляет 74 ° F 21 марта и 93 ° F 21 сентября). 21 марта — повышение температуры с течением времени (от самой низкой температуры года (конец января) до самого высокого (конец июля)). 21 сентября наблюдается тенденция к снижению температуры. с течением времени (от максимального значения в конце июля до минимального в конце января).
Комбинация наклона Земли вокруг своей оси и движения Земли по орбите вокруг Солнца приводит к главному и наиболее фундаментальному изменению климата в атмосфере — временам года.В день летнего солнцестояния (21 июня) Северный полюс наклонен к солнцу. На Северном полюсе он светит днем 24 часа в сутки; на Южном полюсе остается темно в течение 24 часов в сутки, пока Земля вращается. В Северном полушарии световой день составляет более 12 часов, а в Южном полушарии — менее 12 часов. В дни равноденствия ни одна часть Земли не наклоняется к Солнцу. Во всех местах на Земле есть дни по 12 часов.
В середине зимы в Северном полушарии (22 декабря) Южный полюс направлен к Солнцу, а Северный полюс — вдали от него.Следовательно, наши времена года меняются по мере того, как Земля движется вокруг Солнца. Результатом наклона является усиление разницы в экстремальных временах года. Та часть Земли, которая наклонена к Солнцу, нагревается больше всего, а наклоненная в сторону — меньше всего. Этот тепловой дисбаланс порождает погоду.
Обсуждаемые здесь сезоны — это общепризнанные времена года. Их можно назвать астрономическими сезонами. Климатологи часто немного адаптируют концепцию сезона. Как признает большинство людей, живущих на Среднем Западе, низкие температуры случаются в ноябре, задолго до начала зимы, 21 декабря.Перед началом астрономического лета наблюдаются высокие температуры. Средние максимальные температуры для каждой недели года для Эймса, штат Айова, показаны на Рисунке 7.24. Астрономическое лето начинается на 25 неделе.
Рис. 7.24 Изменение средненедельных максимальных температур для Эймса, штат Айова.
Учебный вопрос 7.5
На какой неделе вы бы назвали начало и конец климатологического лета?Солнце перешло на свою северную крайность (Северный полюс направлен прямо к солнцу) 22 июня.В этот день северное полушарие получает больше всего солнечной радиации из-за большой длины дня и солнца, ориентированного почти прямо на поверхность. Однако этот день не часто является самым теплым в году с точки зрения климата (рис. 7.25 для примера в Айове). В среднем самые теплые дни года на Среднем Западе наступают примерно на 30 дней позже. Несмотря на то, что Земля нагревается в конце зимы и весной, она продолжает нагреваться, в то время как количество поглощаемой солнечной радиации уменьшается.Входящая солнечная радиация все еще превышает уходящую длинноволновую радиацию (рис. 7.25). Таким образом, на Среднем Западе продолжается жара до конца июля. После этой даты среднесуточные температуры начинают снижаться. (Для примера задействованного бюджета энергии сделайте это.) После нашего самого длинного дня и наибольшей солнечной радиации в году до среднего самого жаркого дня в году все еще остается месяц.
Попробуй!
Рис. 7.25 Щелкните мышью на рисунке действия.
Весна, лето, осень и зима — почему у нас есть времена года?
Лишь в нескольких частях света классические четыре сезона — весна, лето, осень и зима.Во многих частях света есть только два или даже один. Так, что происходит?
Каждый день Земля один раз вращается вокруг своей оси.
Но наша планета не совсем прямая, когда вращается. Благодаря нескольким столкновениям при ее формировании, Земля наклонена на угол 23,5 градуса .
Это означает, что, когда Земля совершает ежегодный оборот вокруг Солнца, различные области планеты обращены к Солнцу более прямо в дневное время в разное время года.
Наклон также влияет на дневное количество света — без него на всей планете были бы 12-часовые дни и ночи каждый день в году.
Лето и зима
В Австралии лето бывает в конце года, когда южное полушарие наклонено к Солнцу.
Летом дни длиннее, потому что больше часов проводится лицом к Солнцу. И они более горячие, потому что мы смотрим на Солнце более прямо — поэтому на нас падает больше солнечных лучей, чем если бы мы были под углом.
Летнее солнцестояние в Австралии — около 22 декабря — это самый длинный день в году. В этот день Солнце находится в небе как можно дальше на юг — оно проходит прямо над тропиком Козерога, примерно над Рокгемптоном.
Времена года зависят от наклона Земли. (ABC: Julie Ramsden
)Но пока мы заняты планированием рождественских барбекю, северное полушарие наклонено от Солнца. Это означает, что там меньше дневного света, и свет распространяется на большую площадь, поэтому становится не так тепло.Их самый короткий день — зимнее солнцестояние — приходится на самый длинный из наших дней.
Положение меняется шесть месяцев спустя, когда Земля находится на полпути вокруг своей орбиты вокруг Солнца. Летнее солнцестояние (самый длинный день) в северном полушарии совпадает с нашим зимним солнцестоянием около 22 июня, когда Солнце находится как можно дальше на север — над тропиком Рака.
Весна и осень
Весной и осенью планета не наклонена к Солнцу и не отклоняется от него — она находится примерно боком.
И два дня в году Земля наклоняется ровно боком к Солнцу.Эти два дня называются равноденствиями (равными ночами), и они приходятся на середину весны и осени, обычно 22 сентября и 22 марта.
В равноденствие ночь и день равны по длине повсюду на планете.
Но весна и осень случаются только в среднеширотных областях нашей планеты . Другое дело в тропиках и на замороженных концах планеты.
Тропики и полюса
В некоторых частях полярных регионов всегда так холодно, а в тропиках так жарко, что они могли сойти за один сезон.
Даже в самый солнечный антарктический день в большинстве мест холодно, как зимой. Это потому, что свет, достигающий дна планеты, находится под таким низким углом, что не несет много тепла.
С другой стороны, в тропиках всегда жарко. Неважно, наклонены ли они к Солнцу или от него, они все еще ближе к нему, чем где-либо еще на Земле, и получают много прямого света и тепла.
Но в обоих местах два разных сезона .
Четыре сезона только в средних широтах. (ABC: Julie Ramsden
)В полярных регионах основное различие сводится к дневному свету . «Летом» вся территория наклонена к Солнцу и залита солнечным светом. Дневное время на полюсах длится полгода.
И полярная ночь длится почти столько же — за одну очень долгую темную зиму.
В тропиках разница между сезонами обусловлена выпадением осадков .
Мокрость вызвана постоянной полосой грозовых облаков в центре планеты, которая сбрасывает огромные объемы дождя на сушу или море внизу.Благодаря наклону планеты и огромному морскому бризу штормовой пояс не остается на одном месте. В течение северного лета горячий воздух над землей поднимается, всасывая штормовой пояс на север, вплоть до тропика Рака, разнося муссоны, куда бы он ни шел.
По мере того, как заканчивается северное лето, штормы уносятся вниз к тропику Козерога, продвигая южный тур муссонов.
Пояс пересекает экватор два раза в год, один раз на юг, а второй — на обратном пути.Если у них правильное сочетание гор, ветра и температуры моря, некоторые экваториальные районы, такие как Куала-Лумпур, могут получать два сезона дождей каждый год.
К счастью, Верхняя часть находится достаточно далеко от экватора до точки , достаточно провести один сезон дождей — представьте, как безумно будет Дарвин, если каждый год будет дважды наращивать нагрузку…
Спасибо доктору Блэру Тревину из Бюро метеорологии.
Хотите узнать больше о науке по всей азбуке?
Наука в вашем почтовом ящике
Получайте все самые свежие научные истории со всей Азбуки.
Почему меняются времена года?
В Вондрополисе была долгая и холодная зима, и мы хорошо повеселились на снегу. Но мы с нетерпением ждем возможности обменять наши шапки и перчатки на шорты и майки, когда станет теплее.
Но как мы узнаем, что действительно приближается более теплая погода? Есть ли шанс, что будет холодно и будет идти снег круглый год?
К счастью, ответ на этот вопрос — «нет». Мы знаем, что после зимы наступит весна с более высокими температурами и большим количеством цветов.Тогда погода станет жаркой летом, а осенью снова похолодеет. Холодная погода вернется, когда осень перейдет в зиму, и цикл начнется снова.
Возможно, вы знаете, что в течение года вы увидите много разных погодных условий, но задумывались ли вы, почему меняются времена года? Ответы можно найти в том, как Земля движется по отношению к Солнцу.
Ось Земли — это воображаемая линия, проходящая между северным и южным полюсами. Каждый день Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси.Эта ротация занимает 24 часа, которые мы называем одним днем.
Пока Земля вращается по суточным кругам, она также движется по гигантской овальной траектории вокруг Солнца. Этот путь называется орбитой Земли. Чтобы совершить один полный оборот вокруг Солнца, нашей планете требуется 365 дней. Фактически, это путешествие вокруг Солнца — это то, как мы определяем один год.
Когда Земля вращается вокруг Солнца, она немного наклонена вокруг своей оси. Наклон означает, что в любой день Земля немного направлена к Солнцу или от него.
В зависимости от того, где вы находитесь на Земле, иногда ваша половина мира (называемая полушарием) направлена к Солнцу. В других случаях ваше полушарие направлено от Солнца. Когда Земля в течение года движется вокруг Солнца, а наклон ее оси направляет ваше полушарие к Солнцу или от него, вы ощущаете смену времен года.
Вы когда-нибудь замечали, что летом солнце не садится до отхода ко сну? Однако к тому времени, когда наступит зима, вы, вероятно, ужинаете, когда на улице уже темно.Количество дневного света, которое получает ваше полушарие, также зависит от наклона оси Земли.
Когда Северный полюс наклонен к Солнцу, северное полушарие получает больше солнечного света и светится дольше. Этот период с более длинными днями, более теплой погодой и большим количеством солнечного света обычно называют летом. Но то, что вы наслаждаетесь приятным жарким летом, не означает, что все на планете тоже.
Когда северное полушарие наклонено к Солнцу, южное полушарие наклонено.Хотя жители северного полушария могут направляться к бассейну, в южном полушарии дни короче и меньше солнечного света. Когда в северном полушарии лето, в южном полушарии зима.
Представьте, что вы живете в Топике, штат Канзас, и у вас есть друг, который живет в Буэнос-Айресе, Аргентина. Если вы хотите запланировать визит к другу в июле, возможно, вам не захочется паковать шлепанцы и шорты. Когда в Канзасе лето, в Аргентине зима.
В местах около экватора обычно теплая погода круглый год. Это потому, что наклон Земли влияет на них менее драматично. Независимо от того, наклонена Земля к Солнцу или от него, экваториальные местоположения продолжают получать больше постоянного света и тепла, чем местоположения с широтой ближе к полюсам.
Вот почему в Миннесоте в январский день может быть 12 ° F, а во Флориде — 70 ° F. Но не дайте себя обмануть. Тот факт, что в каком-то месте могут не происходить резкие сезонные изменения, не означает, что в нем тоже нет сезонов.
Узнайте научные причины появления времен года на Земле
Времена года — мощная сила в нашей жизни. Они влияют на то, чем мы занимаемся, на еду, которую мы жаждем, на одежду, которую мы носим — и довольно часто на настроение, в котором мы находимся. Сезоны официально меняются еще раз в субботу: лето начинается в Северном полушарии, а зима — на юге.
Что вызывает смену времен года?
Способность предсказывать времена года — отслеживая точки восхода и захода солнца в течение года — была ключом к выживанию в древние времена.Вавилоняне, майя и другие культуры разработали сложные системы для отслеживания сезонных изменений. Но потребовались еще столетия, чтобы разгадать науку о временах года.
Николай Коперник (1473-1543) радикально изменил наше понимание астрономии, когда предположил, что центром Солнечной системы является Солнце, а не Земля. Это привело к нашему современному пониманию взаимоотношений между Солнцем и Землей.
Теперь мы знаем, что Земля вращается вокруг Солнца эллиптически и в то же время вращается вокруг оси, наклоненной относительно плоскости ее орбиты.Это означает, что разные полушария подвергаются воздействию разного количества солнечного света в течение года. Поскольку солнце является нашим источником света, энергии и тепла, меняющаяся интенсивность и концентрация его лучей приводят к возникновению сезонов зимы, весны, лета и осени.
Солнцестояния и равноденствия
Сезоны отмечены солнцестояниями и равноденствиями — астрономическими терминами, которые относятся к наклону Земли.
Солнцестояние отмечают точки, в которых полюса максимально наклонены к солнцу или от него.Это когда разница между дневным и ночным временем наиболее острая. Солнцестояния происходят каждый год 20 или 21 июня и 21 или 22 декабря и представляют собой официальное начало летнего и зимнего сезонов.
Весеннее и осеннее равноденствия знаменуют начало весны и осени соответственно. В это время года Солнце кажется прямо над экватором Земли, а продолжительность дня и ночи одинакова на большей части планеты.
20 или 21 марта каждого года Северное полушарие достигает точки весеннего равноденствия и наслаждается признаками весны.В то же время, когда наступает осеннее равноденствие, в Южном полушарии ветры становятся холоднее. весна на юге.
Из года в год всегда есть некоторая изменчивость в равноденствиях и солнцестояниях из-за того, как изменение наклона Земли совпадает с ее орбитой вокруг Солнца. На этот раз точный момент солнцестояния приходится на 6:51 а.м. ET 21 июня. Это момент, когда северный полюс Земли наклоняется точно к Солнцу.
Таким образом, суббота — самый длинный день в году для жителей Северного полушария и самая длинная ночь в году к югу от экватора.
Влияние на климат
Вот как сезонные изменения влияют на погоду: во время июньского солнцестояния Северный полюс наклонен к солнцу, и в Северном полушарии начинается лето. Плотность солнечного излучения выше, потому что оно исходит прямо над головой — другими словами, солнечные лучи концентрируются на меньшей площади поверхности.Дни тоже длиннее, а это означает, что в северных странах в течение 24-часового цикла поглощается больше радиации. Другой фактор, который может иметь значение, заключается в том, что излучение проходит несколько более короткий путь через поглощающую энергию атмосферу, прежде чем ударится о Землю.
В то время, когда в Северном полушарии начинается лето, Южный полюс отклоняется от Солнца, и Южное полушарие начинает ощущать холод зимы. Скользящие солнечные лучи распространяются по большей площади поверхности и должны пройти через большую часть атмосферы, прежде чем достичь Земли. Также в 24-часовой период светового дня меньше.
Ситуация меняется на противоположную в декабре, когда именно южное полушарие принимает самые прямые солнечные лучи, в то время как северное полушарие получает менее плотную солнечную радиацию в течение более коротких периодов времени.
Хотя солнцестояния представляют собой пик лета и зимы по отношению к интенсивности солнечных лучей, они обычно не соответствуют самым теплым или самым холодным дням в году. Это связано с тем, что температура зависит не только от количества тепла, которое атмосфера получает от солнца, но и от количества тепла, которое она теряет из-за поглощения этого тепла землей и океаном.
Только когда земля и океаны поглощают достаточно тепла, чтобы достичь равновесия с температурой атмосферы, мы чувствуем самые холодные дни зимы или самые жаркие дни лета.
Это обновленная версия статьи, первоначально опубликованной в марте 1999 года.
В чем разница между солнцестоянием и равноденствием?
Encyclopædia Britannica, Inc.Возможно, вы знаете, что солнцестояния и равноденствия сигнализируют о смене времен года на Земле, но вы помните, какое время года? Это просто разные названия одного и того же? На самом деле солнцестояние и равноденствие — своего рода противоположности.
Времена года на Земле меняются, потому что планета слегка наклонена вокруг своей оси при движении вокруг Солнца. Это означает, что разные точки на Земле получают больше или меньше солнечного света в разное время года. Если бы Земля не была наклонена, Солнце всегда казалось бы прямо над экватором, количество света, которое получает данное место, было бы фиксированным, и не было бы времен года. Также не было бы необходимости отмечать равноденствия или солнцестояния.
© Merriam-Webster Inc.Два солнцестояния происходят в июне (20 или 21) и декабря (21 или 22).Это дни, когда путь Солнца в небе находится дальше всего на север или юг от экватора. Зимнее солнцестояние в полушарии — самый короткий день в году, а летнее солнцестояние — самый длинный в году. В северном полушарии июньское солнцестояние знаменует начало лета: это когда северный полюс наклонен ближе всего к Солнцу, а солнечные лучи проходят прямо над головой в тропике Рака. Декабрьское солнцестояние знаменует начало зимы: в этот момент Южный полюс наклонен ближе всего к Солнцу, а солнечные лучи падают прямо над головой в тропике Козерога.(В Южном полушарии времена года меняются местами.)
Равноденствия происходят в марте (примерно 21 марта) и сентябре (примерно 23 сентября). Это дни, когда Солнце находится точно над экватором, что делает день и ночь равной длины.
Encyclopædia Britannica, Inc.Итак, в Северном полушарии у вас есть:
- Весеннее равноденствие (примерно 21 марта): день и ночь равной продолжительности, знаменующие начало весны
- Летнее солнцестояние (20 или 21 июня. ): самый длинный день в году, знаменующий начало лета
- Осеннее равноденствие (примерно 23 сентября): день и ночь равной продолжительности, знаменующий начало осени
- Зимнее солнцестояние (21 или 22 декабря): самый короткий день лета. год, знаменующий начало зимы
Наклоненная Земля — Новости науки
Фото: Clipart.com.Тот факт, что Земля наклонена вокруг своей оси, дает нам разные времена года. И именно поэтому южное полушарие готовится к зиме, в то время как северное полушарие приближается к лету. В этом научном обновлении вы узнаете, как этот наклон встал на место.
Выписка
Что сделало Землю поворотным миром? Я Боб Хиршон, и это «Новости науки».
Каждые 24 часа Земля вращается вокруг своей оси — оси, которая наклонена на 23 градуса по отношению к орбите Земли.Виджей Туримелла из Денвера, штат Колорадо, хочет знать, как земля стала такой.
Мы проконсультировались с Кларком Уилсоном, геофизиком из Техасского университета в Остине. Он говорит, что наклон Земли произошел в самом начале формирования Солнечной системы, четыре с половиной миллиарда лет назад. Тогда много пыли и камней плавали и врезались друг в друга. Эти обломки со временем слиплись и образовали планеты.
Wilson:
Этот процесс немного запутан, и в случае с Землей он, вероятно, привел к каким-то большим ударам, которые в конечном итоге наклонили ось на 23 градуса.
Например, при одном из этих сильных столкновений было выброшено много обломков, которые в конечном итоге слились, образуя Луну.
Но Уилсон говорит, что земля больше не подвергается сильным ударам.
Wilson:
Большинство этих объектов исчезли, и у нас остались какие-то маленькие кусочки, астероиды и так далее, которые сейчас существенно не изменят направление земной орбиты или оси вращения.
Если научный вопрос сбил вас с пути, позвоните нам по телефону 1-800-Why-Isit.Или напишите нам по электронной почте с нашего веб-сайта www.scienceupdate.com. Я от Американской ассоциации развития науки Боб Хиршон.
Осмысление исследований
Прежде всего, давайте убедимся, что мы точно знаем, что такое земная ось. По сути, это воображаемая палка, проходящая через центр Земли, если мы определим центр как «точку, вокруг которой она вращается». Другими словами, представьте себе Землю, вращающуюся как волчок, вертикально вверх и вниз. Теперь представьте себе палку, проходящую прямо через центр земли.Если бы Земля не была наклонена, она бы вращалась так, как она вращается вокруг Солнца, и у нас не было бы сезонов — только области, которые были бы холоднее (около полюсов) и теплее (около экватора).
Но земля наклонена, и поэтому времена года бывают. Когда северное полушарие направлено к солнцу, оно получает больше часов солнечного света. Температура повышается, и в Нью-Йорке наступает лето, а в Сиднее темнее и прохладнее. Шесть месяцев спустя верно обратное: лето переживает Южное полушарие.Наклон в 23 градуса также объясняет, почему изменения дневного света в течение сезонов очень резкие вблизи полюсов (которые залиты солнечным светом весь день летом и практически не освещаются в середине зимы), но едва заметны вблизи экватора (где солнце светит более-менее равномерно круглый год).
Возвращаясь к тому, почему существует ось, это, в основном, результат суровых условий ранней солнечной системы. Ученые считают, что Солнце и восемь планет образованы кусками горных пород и обломками, которые накапливались под действием силы тяжести.Другими словами, объекты сталкивались и слипались друг с другом, что увеличивало их гравитационное притяжение, что, в свою очередь, притягивало больше объектов, что делало объект еще более гравитационным, и так далее, пока Солнечная система не станет похожа на Солнце и восемь довольно аккуратных планет с не так много беспризорного барахла, летающего вокруг.
Конечно, иногда эти формирующиеся объекты притягивают что-то достаточно большое, чтобы сбить его с толку. Вероятно, именно это и произошло с Землей после того, как она стала достаточно большой, чтобы начать вращаться.На самом деле, Уилсон говорит, что, вероятно, потребовалось несколько существенных ударов, чтобы земля вернулась в нынешнее положение.
Между прочим, в «старые времена» Земля вращалась намного быстрее — каждые 6-10 часов в начале солнечной системы — и гравитация Луны сыграла большую роль в замедлении нашего движения до 24 Это тоже хорошо, потому что 6-часовой рабочий день наверняка приведет к ужасно напряженной рабочей неделе.
Теперь попробуйте ответить на следующие вопросы:
- Что значит сказать, что Земля вращается вокруг оси 23 градуса?
- Как этот наклон создает времена года? Почему в одних местах времена года более драматичны, чем в других?
- Что, вероятно, вызвало такой наклон оси?
- Если оставить в стороне вопрос об ущербе, нанесенном ударом, что бы произошло, если бы сегодня земная ось была отброшена на 0 градусов? Что, если бы его наклонили на 45 градусов? 90 градусов? Как бы изменилась жизнь на Земле? Будут ли обитаемы все части земли? Расскажите о конкретных местах в мире и о том, как это повлияет на их климат и характер дневного света.